La ce oră îngheață apa sărată? La ce temperatură îngheață apa de mare? Fotografii și videoclipuri cu experimente

Pentru tinerii naturaliștiÎntrebări aparent simple mă bântuie mereu. Aceasta este temperatura la care de obicei îngheață apa de mare? Toată lumea știe că zero grade nu este suficient pentru a transforma suprafața mării într-un patinoar bun. Dar la ce temperatură se întâmplă asta?

În ce constă apa de mare?

Cum diferă conținutul mărilor de apa dulce? Diferența nu este atât de mare, dar totuși:

• Mult mai multa sare.
• Predomină sărurile de magneziu și sodiu.
• Densitatea diferă ușor, cu câteva procente.
• Hidrogenul sulfurat se poate forma la adâncime.

Componenta principală a apei de mare, oricât de previzibilă ar suna, este apa. Dar, spre deosebire de apa râurilor și lacurilor, aceasta conține cantități mari de cloruri de sodiu și magneziu.

Salinitatea este estimată la 3,5 ppm, dar pentru a fi mai clar - la 3,5 miimi dintr-un procent din compoziția totală.

Și chiar și aceasta, nu cea mai impresionantă cifră, oferă apei nu doar un gust specific, ci o face și improprie pentru băut. Nu există contraindicații absolute, apa de mare nu este otravă sau substanță toxică și nu se va întâmpla nimic rău de la câteva înghițituri. Va fi posibil să vorbim despre consecințele dacă o persoană cel puțin pe parcursul zilei De asemenea, compoziția apei de mare include:

1. Fluor.
2. Brom.
3. Calciu.
4. Potasiu.
5. Clor.
6. Sulfati.
7. Aur.

Adevărat, procentul tuturor acestor elemente este mult mai mic decât sărurile.

De ce nu poți bea apă de mare?

Am atins deja pe scurt acest subiect, haideți să-l privim puțin mai detaliat. Împreună cu apa de mare, doi ioni intră în organism - magneziu și sodiu.

Sodiu	Magneziu
Participă la menținerea echilibrului apă-sare, unul dintre ionii principali împreună cu potasiul.	Efectul principal este asupra sistemului nervos central.
Odată cu creșterea cantității N / AÎn sânge, lichidul părăsește celulele.	Este eliminat din organism foarte lent.
Toate procesele biologice și biochimice sunt perturbate.	Un exces în organism duce la diaree, care agravează deshidratarea.
Rinichii umani nu sunt capabili să facă față atât de multă sare din organism.	Este posibilă dezvoltarea tulburărilor nervoase și a stării inadecvate.

Nu se poate spune că o persoană nu are nevoie de toate aceste substanțe, dar nevoile se încadrează întotdeauna într-un anumit cadru. După ce bei câțiva litri din această apă, vei depăși prea mult limitele lor.

Cu toate acestea, astăzi o nevoie urgentă de apă potabilă de mare poate apărea doar în rândul victimelor naufragiilor.

Ce determină salinitatea apei de mare?

Văzând un număr puțin mai mare 3,5 ppm , ați putea crede că aceasta este o constantă pentru orice apă de mare de pe planeta noastră. Dar nu este atât de simplu; salinitatea depinde de regiune. Se întâmplă că, cu cât regiunea este situată mai la nord, cu atât această valoare este mai mare.

Sudul, dimpotrivă, nu se poate lăuda cu așa ceva mări sărateși oceane. Desigur, toate regulile au excepțiile lor. Nivelurile de sare din mări sunt de obicei puțin mai scăzute decât în ​​oceane.

Care ar putea fi motivul diviziunii geografice? Nu se știe, cercetătorii o consideră de la sine înțeles, asta-i tot. Poate că răspunsul ar trebui căutat în mai multe perioadele timpurii dezvoltarea planetei noastre. Nu la momentul în care a început viața - mult mai devreme.

Știm deja că salinitatea apei depinde de prezența în ea a:

1. Cloruri de magneziu.
2. Cloruri de sodiu.
3. Alte săruri.

Posibil în unele zone Scoarta terestra depozitele acestor substanţe erau ceva mai mari decât în ​​regiunile învecinate. Pe de altă parte, nimeni nu a anulat curenții marini, mai devreme sau mai târziu, nivelul general a trebuit să se niveleze.

Deci, cel mai probabil, diferența ușoară se datorează caracteristicilor climatice ale planetei noastre. Nu este cea mai neîntemeiată părere, dacă vă amintiți de înghețuri și țineți cont de ce anume Apa cu un conținut ridicat de sare îngheață mai lent.

Desalinizarea apei de mare.

Toată lumea a auzit măcar puțin despre desalinizare, unii au auzit acum chiar și filmul „ lumea apei„îmi voi aminti. Cât de realist este să pui o astfel de mașină portabilă de desalinizare în fiecare casă și să uiți pentru totdeauna de problema omenirii? bând apă? Tot fantezie, nu realitate.

Totul ține de energia cheltuită, pentru că pt munca eficienta este nevoie de o putere uriașă, nu mai puțin reactor nuclear. O uzină de desalinizare din Kazahstan funcționează pe acest principiu. Ideea a fost prezentată și în Crimeea, dar puterea reactorului de la Sevastopol nu a fost suficientă pentru astfel de volume.

Cu o jumătate de secol în urmă, înaintea numeroaselor dezastre nucleare, era încă posibil să presupunem că un atom pașnic va intra în fiecare casă. A existat chiar și un slogan ca acesta. Dar este deja clar că nu există nicio utilizare a micro-reactoarelor nucleare:

• În aparatele de uz casnic.
• La întreprinderile industriale.
• În proiectele de mașini și avioane.
• Și în general în limitele orașului.

Nu se așteaptă în secolul următor. Știința poate face un alt salt și ne poate surprinde, dar deocamdată toate acestea sunt doar fanteziile și speranțele romanticilor neglijenți.

La ce temperatură poate îngheța apa de mare?

Dar mai departe întrebarea principalăîncă nu a existat un răspuns. Am aflat deja că sarea încetinește înghețarea apei, iar marea devine acoperită cu o crustă de gheață nu la zero, ci la temperaturi sub zero. Dar cât de departe ar trebui să meargă sub zero citirile termometrului, astfel încât locuitorii zonelor de coastă să nu audă sunetul obișnuit al răsturnării atunci când își părăsesc casele?

Pentru a determina această valoare există o formulă specială, complexă și de înțeles doar specialiștilor. Depinde de indicatorul principal - nivelul de salinitate. Dar din moment ce avem o valoare medie pentru acest indicator, putem găsi și temperatura medie de îngheț? Da sigur.

Dacă nu trebuie să calculați totul până la suta pentru o anumită regiune, rețineți că temperatura este de -1,91 grade.

Poate părea că diferența nu este atât de mare, ci doar două grade. Dar în timpul fluctuațiilor sezoniere de temperatură, acest lucru poate juca un rol uriaș acolo unde termometrul nu scade sub 0. Ar fi doar cu 2 grade mai rece, locuitorii aceleiași Africi sau America de Sud ar putea vedea gheața de lângă mal, dar vai. Cu toate acestea, nu credem că sunt foarte supărați de o astfel de pierdere.

Câteva cuvinte despre oceanele lumii.

Cum rămâne cu oceanele, rezervele de apă dulce și nivelurile de poluare? Să încercăm să aflăm:

1. Oceanele sunt încă în picioare, nu li s-a întâmplat nimic. În ultimele decenii, nivelul apei a crescut. Poate că acesta este un fenomen ciclic, sau poate că ghețarii se topesc de fapt.
2. Există, de asemenea, apă proaspătă mai mult decât suficientă, este prea devreme pentru a intra în panică. Dacă apare un alt conflict la nivel mondial, de data aceasta folosind arme nucleare, poate ne vom ruga, ca în „Mad Max”, pentru a economisi umiditatea.
3. Acest ultim punct este foarte popular printre conservatori. Și obținerea de sponsorizare nu este atât de dificilă, concurenții vor plăti întotdeauna pentru PR-ul negru, mai ales când vine vorba de companiile producătoare de petrol. Dar ei sunt cei care provoacă principalele daune apelor mărilor și oceanelor. Nu este întotdeauna posibil să se controleze producția de petrol și situațiile de urgență, iar consecințele sunt catastrofale de fiecare dată.

Dar oceanele lumii au un avantaj față de umanitate. Este actualizat constant și este oportunități reale Este foarte greu de evaluat autocurățarea. Cel mai probabil va putea supraviețui civilizatie umanași își va vedea apusul în stare destul de acceptabilă. Ei bine, atunci apa va avea miliarde de ani pentru a se curăța de toate „cadourile”.

Este chiar greu de imaginat cine trebuie să știe la ce temperatură îngheață apa de mare. Un fapt general educațional, dar cine va avea cu adevărat nevoie de el în practică este o întrebare.

Experiment video: înghețarea apei de mare

Dacă ați observat, apa din mare îngheață la temperaturi cu mult sub zero grade. De ce se întâmplă asta? Totul depinde de concentrația de sare din el. Cu cât este mai mare, cu atât temperatura de îngheț este mai mică. În medie, o creștere a salinității apei cu două ppm scade punctul său de îngheț cu o zecime de grad. Deci, judecă singuri care ar trebui să fie temperatura ambientală pentru ca un strat subțire de gheață să se formeze la suprafața mării, cu o salinitate a apei de 35 ppm. Cel puțin, ar trebui să fie două grade sub zero.

Aceeași Marea Azov, cu o salinitate a apei de 12 ppm, îngheață la o temperatură de minus 0,6 grade. În același timp, Sivașul adiacent rămâne neînghețat. Chestia este că salinitatea apei sale este de 100 ppm, ceea ce înseamnă că pentru a se forma gheață aici este nevoie de cel puțin șase grade de îngheț. Pentru ca suprafața Mării Albe, unde nivelul de salinitate a apei ajunge la 25 ppm, să se acopere cu gheață, temperatura trebuie să scadă la minus 1,4 grade.

Cel mai uimitor lucru este că în apa de mare răcită la minus un grad, zăpada nu se topește. El continuă să înoate în ea până când se transformă într-o bucată de gheață. Dar intrând în frig apa dulce, o ascunde imediat.

Procesul de înghețare a apei de mare are propriile sale caracteristici. În primul rând, încep să se formeze cristale primare de gheață, care arată incredibil ca niște ace subțiri transparente. Nu există sare în ele. Se stoarce din cristale și rămâne în apă. Dacă colectăm astfel de ace și le topim într-un fel de recipient, vom obține apă proaspătă.

Pe suprafața mării plutește o mizerie de ace de gheață, care arată ca o uriașă pată grasă. De aici și numele său original - untură. Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, untura îngheață, formând o crustă de gheață netedă și transparentă, care se numește nilas. Spre deosebire de untură, nilasul conține sare. Apare în el în procesul de înghețare a grăsimilor și ace care captează picături de apă de mare. Acesta este un proces destul de haotic. Acesta este motivul pentru care sarea din gheața de mare este distribuită inegal, de obicei sub formă de incluziuni individuale.

Oamenii de știință au descoperit că cantitatea de sare din gheața de mare depinde de temperatura ambiantă în momentul formării acesteia. Când există îngheț ușor, rata de formare a nilasului este scăzută, acele captează puțină apă de mare, prin urmare salinitatea gheții este scăzută. În îngheț sever, situația este exact inversă.

La topire gheata de mare Primul lucru care iese din el este sarea. Drept urmare, devine treptat proaspăt.

Tabelul prezintă proprietățile termofizice ale unei soluții de clorură de calciu CaCl 2 în funcție de temperatură și concentrația de sare: căldura specifică a soluției, conductivitatea termică, vâscozitatea soluțiilor apoase, difuzivitatea termică a acestora și numărul Prandtl. Concentrația de sare de CaCl2 în soluție este de la 9,4 la 29,9%. Temperatura la care sunt date proprietățile este determinată de conținutul de sare din soluție și variază de la -55 la 20°C.

Clorura de calciu CaCl2 nu poate îngheța la o temperatură de minus 55°C. Pentru a obține acest efect, concentrația de sare din soluție trebuie să fie de 29,9%, iar densitatea acesteia va fi de 1286 kg/m 3.

Odată cu creșterea concentrației de sare într-o soluție, nu numai densitatea acesteia crește, ci și proprietăți termofizice precum vâscozitatea dinamică și cinematică a soluțiilor apoase, precum și numărul Prandtl. De exemplu, vâscozitatea dinamică a soluției de CaCl2 cu o concentrație de sare de 9,4% la o temperatură de 20°C este egală cu 0,001236 Pa s, iar când concentrația de clorură de calciu din soluție crește la 30%, vâscozitatea sa dinamică crește până la o valoare de 0,003511 Pa s.

Trebuie remarcat faptul că vâscozitatea soluțiilor apoase din această sare este influențată cel mai puternic de temperatură. Când o soluție de clorură de calciu este răcită de la 20 la -55°C, vâscozitatea sa dinamică poate crește de 18 ori, iar vâscozitatea sa cinematică de 25 de ori.

Sunt date următoarele proprietățile termofizice ale soluției de CaCl 2:

• , kg/m3;
• temperatura de îngheț °C;
• vâscozitatea dinamică a soluțiilor apoase, Pa s;
• numărul Prandtl.

Densitatea soluției de clorură de calciu CaCl 2 în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile densității soluției de clorură de calciu CaCl 2 de diferite concentrații în funcție de temperatură.
Concentrația de clorură de calciu CaCl 2 în soluție este de la 15 la 30% la o temperatură de la -30 la 15°C. Densitatea unei soluții apoase de clorură de calciu crește pe măsură ce temperatura soluției scade și concentrația de sare din aceasta crește.

Conductibilitatea termică a soluției de CaCl 2 în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale unei soluții de clorură de calciu CaCl 2 de diferite concentrații la temperaturi negative.
Concentrația de sare de CaCl2 în soluție este de la 0,1 la 37,3% la o temperatură de la -20 la 0°C. Pe măsură ce crește concentrația de sare într-o soluție, conductivitatea sa termică scade.

Capacitatea termică a soluției de CaCl2 la 0°C

Tabelul arată capacitatea termică în masă a soluției de clorură de calciu CaCl 2 de diferite concentrații la 0°C. Concentrația de sare de CaCl2 în soluție este de la 0,1 la 37,3%. Trebuie remarcat faptul că odată cu creșterea concentrației de sare în soluție, capacitatea sa de căldură scade.

Punctul de îngheț al soluțiilor de săruri NaCl și CaCl 2

Tabelul arată temperatura de congelare a soluțiilor de săruri de clorură de sodiu NaCl și calciu CaCl 2 în funcție de concentrația de sare. Concentrația de sare în soluție este de la 0,1 la 37,3%. Templeratura de inghet soluție salină determinată de concentrația de sareîn soluție și pentru clorură de sodiu, NaCl poate atinge o valoare de minus 21,2°C pentru o soluție eutectică.

Trebuie remarcat faptul că Soluția de clorură de sodiu nu poate îngheța la o temperatură de minus 21,2°C, iar o soluție de clorură de calciu nu îngheață la temperaturi de până la minus 55°C.

Densitatea soluției de NaCl în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile densității soluției de clorură de sodiu NaCl de diferite concentrații în funcție de temperatură.
Concentrația de sare NaCl în soluție este de la 10 la 25%. Valorile densității soluției sunt indicate la temperaturi de la -15 la 15°C.

Conductibilitatea termică a soluției de NaCl în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale unei soluții de clorură de sodiu NaCl de diferite concentrații la temperaturi negative.
Concentrația de sare de NaCl în soluție este de la 0,1 la 26,3% la o temperatură de la -15 la 0°C. Tabelul arată că conductivitatea termică a unei soluții apoase de clorură de sodiu scade pe măsură ce crește concentrația de sare din soluție.

Capacitatea termică specifică a soluției de NaCl la 0°C

Tabelul arată capacitatea termică specifică masei a unei soluții apoase de clorură de sodiu NaCl de diferite concentrații la 0°C. Concentrația de sare NaCl în soluție este de la 0,1 la 26,3%. Tabelul arată că odată cu creșterea concentrației de sare în soluție, capacitatea sa de căldură scade.

Proprietățile termofizice ale soluției de NaCl

Tabelul prezintă proprietățile termofizice ale unei soluții de clorură de sodiu NaCl în funcție de temperatură și concentrația de sare. Concentrația de clorură de sodiu NaCl în soluție este de la 7 la 23,1%. Trebuie remarcat faptul că atunci când o soluție apoasă de clorură de sodiu este răcită, capacitatea sa de căldură specifică se modifică ușor, conductivitatea termică scade și vâscozitatea soluției crește.

Sunt date următoarele proprietățile termofizice ale soluției de NaCl:

• densitatea soluției, kg/m3;
• temperatura de îngheț °C;
• capacitatea termică specifică (masă), kJ/(kg grade);
• coeficient de conductivitate termică, W/(m deg);
• vâscozitatea dinamică a soluției, Pa s;
• vâscozitatea cinematică a soluției, m2/s;
• coeficientul de difuzivitate termică, m 2 /s;
• numărul Prandtl.

Densitatea soluțiilor de clorură de sodiu NaCl și calciu CaCl 2 în funcție de concentrația la 15°C

Tabelul prezintă valorile densității soluțiilor de clorură de sodiu NaCl și calciu CaCl 2 în funcție de concentrație. Concentrația de sare de NaCl în soluție este de la 0,1 la 26,3% la o temperatură a soluției de 15°C. Concentrația de clorură de calciu CaCl2 în soluție variază de la 0,1 la 37,3% la o temperatură de 15°C. Densitatea soluțiilor de clorură de sodiu și de calciu crește odată cu creșterea conținutului de sare.

Coeficientul de expansiune în volum al soluțiilor de clorură de sodiu NaCl și calciu CaCl 2

Tabelul oferă valorile coeficientului mediu de expansiune volumetrică a soluțiilor apoase de clorură de sodiu NaCl și calciu CaCl 2 în funcție de concentrație și temperatură.
Coeficientul de dilatare volumetrică a soluției de sare de NaCl este indicat la o temperatură de la -20 la 20°C.
Coeficientul de dilatare volumetrică al unei soluții de clorură de CaCl 2 este prezentat la temperaturi de la -30 la 20°C.

Surse:

1. Danilova G.N și colab. de probleme privind procesele de transfer de căldură în industria alimentară și frigorifică. M.: Industria alimentară, 1976. - 240 p.